대한민국 해병대 특수수색대 RIB 고속단정 단차선체(Stepped Hull) 공기윤활 및 1,000Hz 0-Alloc C# 마찰저항 저감 유체엔진

using System;
using System.Runtime.CompilerServices;

namespace ZeliDesk.Defense.Marines.SpecialBoat
{
    public readonly record struct HullHydroTelemetry(
        float SpeedKnots,
        float TrimAngleDeg,
        float PitchRateDegPerSec,
        float CavityVacuumKpa,
        float VerticalGAccel
    );

    public ref struct InterceptorControlOutput
    {
        public float InterceptorBladeDeployMm; // 트림 인터셉터 블레이드 전개 (0 ~ 25mm)
        public float AirIntakeValvePercent;
        public float EstimatedDragReductionPercent;
        public bool PorpoisingDampingActive;
    }

    public static class MarinesRibSteppedHullAirLubricationEngine
    {
        private const float OptimalTrimDeg = 3.5f; // 최적 활주 트림각
        private const float KnotsToMps = 0.514444f;

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public static void UpdateSteppedHull(
            ref readonly HullHydroTelemetry hydro,
            out InterceptorControlOutput output)
        {
            output = default;
            float speedMps = hydro.SpeedKnots * KnotsToMps;

            // 1. 선저 단차 공기 흡입 밸브 개도율 산출 (속도 25노트 이상 활주 개시)
            float speedFactor = Math.Clamp((hydro.SpeedKnots - 25.0f) / 25.0f, 0.0f, 1.0f);
            float valveOpening = speedFactor * 100.0f;

            // 공기윤활에 따른 마찰저항 저감률 추정 (최대 22%)
            float dragReduction = speedFactor * 22.0f * (1.0f - MathF.Abs(hydro.TrimAngleDeg - OptimalTrimDeg) / 5.0f);
            dragReduction = Math.Max(dragReduction, 0.0f);

            // 2. 포르포이징(Porpoising) 종동요 감지 및 감쇠
            // 피치 각속도 변동 > 1.5 deg/s 또는 수직가속도 진동 발생 시 개입
            bool porpoising = MathF.Abs(hydro.PitchRateDegPerSec) > 1.5f || MathF.Abs(hydro.VerticalGAccel - 1.0f) > 0.4f;

            float trimError = hydro.TrimAngleDeg - OptimalTrimDeg;
            float kp = 2.4f;
            float kd = 0.85f;

            float targetDeploy = (kp * trimError) + (kd * hydro.PitchRateDegPerSec);
            if (porpoising)
            {
                targetDeploy += 5.0f; // 추가 진동 억제 침하력 부여
            }

            targetDeploy = Math.Clamp(targetDeploy, 0.0f, 25.0f);

            output.InterceptorBladeDeployMm = targetDeploy;
            output.AirIntakeValvePercent = valveOpening;
            output.EstimatedDragReductionPercent = dragReduction;
            output.PorpoisingDampingActive = porpoising;
        }
    }
}